梁松柏　魏寧　韓廣平

摘要：后臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤方法準(zhǔn)確定位、分析W網(wǎng)完全覆蓋高鐵場(chǎng)景下，列車經(jīng)過時(shí)載干比（Ec/Io）和寬帶接收總功率（RTWP）急劇惡化的原因，得出突發(fā)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和干擾是影響高鐵網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。同時(shí)驗(yàn)證了雙載波策略能快速有效解決高鐵W網(wǎng)突發(fā)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷及Ec/Io惡化等問題。認(rèn)為雙（多）載波策略是W網(wǎng)高鐵建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)解決負(fù)荷、容量和質(zhì)量矛盾的唯一手段。

關(guān)鍵詞： Ec/Io；實(shí)時(shí)跟蹤；網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷；雙載波

Abstract： In this paper， we use background real-time tracking to determine the reason for sharp deterioration of Ec /Io and received total wideband power （RTWP） on a complete-coverage high-speed railway. Burst network load and interference are the key factors that affect the quality of high-speed railway. Due to rapidly improved network quality， double（multi） carrier will be the only way to resolve the contradiction of load， capacity and quality in W network high-speed railway construction planning and designing.

Key words： Ec/Io； real-time tracking； network load； double carrier

近年來部分路段高速鐵路已正式運(yùn)營，越來越多的人選擇乘坐高鐵出行。為此，中國聯(lián)通針對(duì)高鐵進(jìn)行了W網(wǎng)專項(xiàng)覆蓋。但在實(shí)際運(yùn)營過程中，人們發(fā)現(xiàn)專項(xiàng)覆蓋后的網(wǎng)絡(luò)容量和質(zhì)量仍無法滿足用戶通信需求。如何保證高鐵場(chǎng)景W網(wǎng)覆蓋區(qū)域滿足高鐵用戶的通信需求已成為目前高鐵移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的最重要課題。由于W網(wǎng)容量、質(zhì)量和覆蓋可替換性，載干比（Ec/Io）是當(dāng)前W網(wǎng)絡(luò)中各類終端進(jìn)行選擇、重選和切換時(shí)首選的策略標(biāo)準(zhǔn)。文章以提升Ec/Io為切入點(diǎn)，找出質(zhì)量和容量同步提升方法，以實(shí)現(xiàn)高鐵內(nèi)信號(hào)質(zhì)量和容量滿足用戶各類業(yè)務(wù)需求。

1 下行質(zhì)量問題定位

京廣高鐵河南段W網(wǎng)專項(xiàng)覆蓋在京廣高鐵全線貫通時(shí)完成，為提升專項(xiàng)覆蓋后W網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，經(jīng)過長時(shí)間的精細(xì)化覆蓋控制，精準(zhǔn)的切換鏈優(yōu)化，小區(qū)合并技改以及同頻改異頻等方法解決了干擾，提升了Ec/Io。同時(shí)將覆蓋高鐵的所有小區(qū)的功率從20 W提升至40 W，解決覆蓋和容量不足的問題[1-3]。拉網(wǎng)評(píng)估取得效果如圖1所示。

圖1顯示，在現(xiàn)有高鐵上座率為40%～60%的情況下，40 W功率異頻組網(wǎng)對(duì)覆蓋沒有提升，但在負(fù)荷相當(dāng)?shù)那闆r下對(duì)Ec/Io > -10 dB的比例提升可以達(dá)到25%，但會(huì)時(shí)常伴隨著接入類、接續(xù)類等異常事件，同時(shí)還存在下載速率低、時(shí)延長等問題[4]。

為準(zhǔn)確定位高鐵質(zhì)量問題，進(jìn)一步提升Ec/Io，徹底解決未知原因?qū)е碌漠惓Ｊ录覀冞x取其中一段W網(wǎng)做試點(diǎn)提升[5]。

1.1 常規(guī)分析方法

主要采用專用測(cè)試軟件拉網(wǎng)測(cè)試和后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)方法結(jié)合來定位質(zhì)量問題。通過來回、多次拉網(wǎng)評(píng)估測(cè)試，得到表1所示結(jié)果。

我們發(fā)現(xiàn)在覆蓋基本達(dá)標(biāo)的情況下，Ec/Io > -10 dB比例與目標(biāo)值有一定的差距，結(jié)合后臺(tái)忙時(shí)性能數(shù)據(jù)分析，結(jié)果如表2所示，載頻接收功率均正常，載頻的發(fā)射功率利用率也正常，最大載頻發(fā)射功率和功率利用率在用戶集中接入時(shí)似乎也無太大異常。由此得出常規(guī)分析方法已無法準(zhǔn)確定位高鐵質(zhì)量短板問題[6]。

1.2 后臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤分析方法

1.2.1 理論分析

依據(jù)第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）定義，對(duì)應(yīng)的收發(fā)端及信道類型不同有著不同的Ec/Io計(jì)算公式：比如

[P-CCPCHEcIo] （1）

式（1）反映用戶終端接收端主公共控制信道的Ec/Io。

[P-CCPCH_EcIo] （2）

式（2）反映基站發(fā)射端主公共控制信道的Ec/Io。

[P-CPICH_Ec_sIo_total] （3）

式（3）反映用戶終端接收到的主公共導(dǎo)頻信道的Ec/Io。其中

P-CPICH_Ec_s為服務(wù)小區(qū)主導(dǎo)頻信道每碼片功率能量；Io_total表示手機(jī)當(dāng)前所接收到的所有信號(hào)強(qiáng)度，即UE接收機(jī)在5M工作帶寬范圍內(nèi)接收的總能量功率，由服務(wù)小區(qū)總功率（Io_s）和其他鄰近小區(qū)同頻干擾噪聲（Io_n）組成。在實(shí)際應(yīng)用中，一般用公式（3）反映終端當(dāng)前接收的導(dǎo)頻信號(hào)的質(zhì)量水平[7-8]。

在異頻組網(wǎng)且頻率隔離度足夠的前提條件下，依據(jù)式（3）可以得出式（4）：

[P-CPICH_Ec_sIo_s] （4）

此式基本反映了京廣高鐵河南南段當(dāng)前W網(wǎng)異頻組網(wǎng)模式下僅有主服務(wù)小區(qū)、單腿軟切換、無外部信源干擾的情形。

從發(fā)射端來看，導(dǎo)頻信道的Ec/Io值會(huì)隨著小區(qū)下行負(fù)載的增加而變差。如果單小區(qū)額定功率為20 W（43 dBm），并以額定功率發(fā)射，且小區(qū)的導(dǎo)頻信道功率配置為33 dBm時(shí)，依據(jù)式（4）可知該小區(qū)的主導(dǎo)頻信道的Ec/Io將最多能達(dá)到-10 db（33～43 dBm）。由可推測(cè)京廣高鐵南段W網(wǎng)Ec/Io過低的根源只可能與高鐵用戶的業(yè)務(wù)負(fù)荷有關(guān)[9]。

從接收端來看，經(jīng)過實(shí)地、多輪次測(cè)試分析，結(jié)果如表1、2統(tǒng)計(jì)所示，前后臺(tái)性能統(tǒng)計(jì)指標(biāo)無異常、無法找到下行質(zhì)量惡化的根本原因是高鐵列車通過單小區(qū)的時(shí)間不會(huì)超過60 s，后臺(tái)網(wǎng)管指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)粒度最小為15 min，采用常規(guī)分析方法分析高鐵小區(qū)指標(biāo)時(shí)，秒級(jí)粒度的短暫突發(fā)業(yè)務(wù)被均攤到15 min甚至60 min粒度。因此無法真正反映高鐵經(jīng)過時(shí)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況，只能通過呼叫跟蹤等后臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤方法，分析、查找真正影響Ec/Io的關(guān)鍵負(fù)荷因子[10]。

1.2.2 跟蹤結(jié)果分析

在單載波異頻（40 W）條件下，依據(jù)列車時(shí)刻表，該實(shí)驗(yàn)段某列高鐵通過時(shí)，后臺(tái)專業(yè)網(wǎng)管實(shí)時(shí)跟蹤高鐵W網(wǎng)小區(qū)的瞬時(shí)功率利用率及發(fā)射功率情況如圖2所示。

當(dāng)列車經(jīng)過時(shí)，單載波異頻高鐵小區(qū)瞬時(shí)發(fā)射功率從40 dBm增強(qiáng)至45 dBm，比平時(shí)最高值還提升了5 dB；功率利用率從平均30%增至80%左右，比平時(shí)提升了50%，占到額定發(fā)射功率（46 dBm）的97.8%。

依據(jù)式（4）可知，部分小區(qū)下終端接收到的Ec/Io < 12 dB，已經(jīng)滿足不了某些業(yè)務(wù)的質(zhì)量需求[11-12]。

當(dāng)列車經(jīng)過時(shí)，單載波異頻高鐵小區(qū)瞬時(shí)寬帶接收總功率（RTWP）從-105.5 dBm平均提升至-87 dBm，比平時(shí)提升18.5 dB；最高可以提升至-77 dBm[13]。如圖3所示。

這種情況說明上行干擾已很嚴(yán)重，直接影響無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）對(duì)用戶終端的隨機(jī)接入控制、擁塞控制、接續(xù)控制和功率控制。同時(shí)說明上行方向單載波已無力承擔(dān)如此大量用戶業(yè)務(wù)需求[14]。圖4為單小區(qū)在列車經(jīng)過時(shí)RTWP提升情況。

由以上信息我們可以總結(jié)出在現(xiàn)有單向高鐵列車（16節(jié)車廂，額度載客人數(shù)1 220人，用戶上座率40%以上），后臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤顯示高鐵用戶業(yè)務(wù)負(fù)荷居高不下，實(shí)時(shí)在線用戶數(shù)過多（最大H用戶數(shù)達(dá)到30人，加上普通語音用戶20人）[15]。下行方向，網(wǎng)絡(luò)下行功率接近滿負(fù)荷發(fā)射，體現(xiàn)下行功率嚴(yán)重不足，導(dǎo)致高速下行鏈路分組接入業(yè)務(wù)（HSDPA）調(diào)度速率降低，無法滿足突發(fā)容量需求。上行方向，終端的Tx-Power達(dá)到較高水平，RTWP惡化明顯，無法滿足W網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量需求[16]。

2下行質(zhì)量問題的解決

根據(jù)以上分析，我們需要采取雙載波策略解決高負(fù)荷及由此引起的干擾問題。

2.1雙載波策略分析

依據(jù)以上結(jié)論，必須對(duì)現(xiàn)有高鐵W網(wǎng)進(jìn)行緊急擴(kuò)容。目前高鐵常用雙載波策略如表3所示。

半交互方式（雙載波單異頻）因存在基礎(chǔ)載波，具有可以實(shí)現(xiàn)用戶向大網(wǎng)平滑過度，基礎(chǔ)載波存在較大干擾等特點(diǎn)。完全獨(dú)立方式（雙載波雙異頻）因與大網(wǎng)異頻，具有無線環(huán)境好，吸收大網(wǎng)用戶少，負(fù)載低等特點(diǎn)；在部分場(chǎng)景需要設(shè)置過度切換帶；存在用戶掉入大網(wǎng)后不能及時(shí)返回專網(wǎng)問題，對(duì)高鐵站點(diǎn)維護(hù)要求高。本次試驗(yàn)主要采取半交互方式（雙載波單異頻）雙載波策略，應(yīng)對(duì)高鐵用戶突發(fā)業(yè)務(wù)負(fù)荷的沖擊。

2.2實(shí)施效果分析

對(duì)該段網(wǎng)絡(luò)實(shí)施了雙載波單異頻及隨機(jī)駐留話務(wù)均衡策略，Ec/Io得以持續(xù)提升，Ec/Io > 0 dB的比例提升至91.3%。Ec/Io > 2 dB的比例提升至96.49%。如圖5所示。

配合雙載波實(shí)施，RTWP及TX-POWER可以得到同步優(yōu)化和提升，如圖6所示。高鐵列車內(nèi)用戶移動(dòng)終端經(jīng)過高鐵覆蓋小區(qū)時(shí)TX-POWER從平均0 dBm下降至-15 dBm以下；而RTWP則會(huì)從-80 dBm改善至-100 dBm（為業(yè)務(wù)狀態(tài)的正常值）[17]。

3 結(jié)束語

基于以上分析，可以得出兩點(diǎn)：在高鐵全覆蓋網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下的問題分析和定位辦法必須采用實(shí)時(shí)跟蹤方法，才能精準(zhǔn)定位問題；無論從前向還是從反向來看，導(dǎo)致高鐵W網(wǎng)Ec/Io和RTWP嚴(yán)重惡化的因素為高網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷及由此產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)干擾。經(jīng)驗(yàn)證，采用雙載波話務(wù)均衡策略方式能有效解決高鐵W網(wǎng)絡(luò)突發(fā)業(yè)務(wù)問題。

在以后的高鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，除考慮W網(wǎng)全覆蓋外，還需考慮雙向高鐵列車交匯時(shí)的用戶業(yè)務(wù)需求。因此要徹底解決W網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)干擾和負(fù)荷問題，在建設(shè)階段可直接采用雙載波策略。隨著高鐵用戶量的持續(xù)提升，高鐵在線用戶數(shù)對(duì)W網(wǎng)負(fù)荷、容量和質(zhì)量是一大挑戰(zhàn)，三載波甚至更多載波將是未來應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不斷增加等的不二選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] Radio Propagation Modeling [EB/OL]. http：//morse.colorado.edu/～tlen5510/text/

[2] HarriHolma，AnttiToskala著. UMTS中的WCDMA—HSPA演進(jìn)及LTE（原書第5版）[M].楊大成等譯. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3] 王有為，徐志宇，夏國忠編著. WCDMA特殊場(chǎng)景覆蓋規(guī)劃與優(yōu)化[M].北京：人民郵電出版社， 2011.

[4] 3GPP.3GPP TS 25.101[S].

[5] 張傳福著. WCDMA通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[6] 姜波著.WCDMA關(guān)鍵技術(shù)詳解（第二版）[M].北京：人民郵電出版社， 2008.

[7] 3GPP.TS 23.002 Network architecture：5.3.0[S].

[8] 3GPP. TS 23.060 General Packet Radio Service；Service description 5.1.0[S].

[9] 竇中兆，雷湘編著.WCDMA系統(tǒng)原理與無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[M].北京：清華大學(xué)出版社， 2009.

[10] 張建華，王瑩著. WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[11] 徐志宇，韓瑋，蒲迎春.HSDPA技術(shù)原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[12]麥羅拉著.蜂窩移動(dòng)通信工程設(shè)計(jì)[M].聶濤等譯.北京：人民郵電出版社， 1997.

[13]張平等.WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)[M]. 北京：人民郵電出版社， 2004.

[14] ITU-R.P. 1238-6-2009[S].

[15] ETSI. TR 101 112.p33-35[S]

[16] 郭東亮等.WCDMA規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社， 2005.

[17] 孫記明，張惠謙，李廣彬。WCDMA網(wǎng)絡(luò)無線行業(yè)應(yīng)用信息安全分析[J]、郵電設(shè)計(jì)技術(shù). 2012，（2）： 13-16

1.2.2 跟蹤結(jié)果分析

在單載波異頻（40 W）條件下，依據(jù)列車時(shí)刻表，該實(shí)驗(yàn)段某列高鐵通過時(shí)，后臺(tái)專業(yè)網(wǎng)管實(shí)時(shí)跟蹤高鐵W網(wǎng)小區(qū)的瞬時(shí)功率利用率及發(fā)射功率情況如圖2所示。

當(dāng)列車經(jīng)過時(shí)，單載波異頻高鐵小區(qū)瞬時(shí)發(fā)射功率從40 dBm增強(qiáng)至45 dBm，比平時(shí)最高值還提升了5 dB；功率利用率從平均30%增至80%左右，比平時(shí)提升了50%，占到額定發(fā)射功率（46 dBm）的97.8%。

依據(jù)式（4）可知，部分小區(qū)下終端接收到的Ec/Io < 12 dB，已經(jīng)滿足不了某些業(yè)務(wù)的質(zhì)量需求[11-12]。

當(dāng)列車經(jīng)過時(shí)，單載波異頻高鐵小區(qū)瞬時(shí)寬帶接收總功率（RTWP）從-105.5 dBm平均提升至-87 dBm，比平時(shí)提升18.5 dB；最高可以提升至-77 dBm[13]。如圖3所示。

這種情況說明上行干擾已很嚴(yán)重，直接影響無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）對(duì)用戶終端的隨機(jī)接入控制、擁塞控制、接續(xù)控制和功率控制。同時(shí)說明上行方向單載波已無力承擔(dān)如此大量用戶業(yè)務(wù)需求[14]。圖4為單小區(qū)在列車經(jīng)過時(shí)RTWP提升情況。

由以上信息我們可以總結(jié)出在現(xiàn)有單向高鐵列車（16節(jié)車廂，額度載客人數(shù)1 220人，用戶上座率40%以上），后臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤顯示高鐵用戶業(yè)務(wù)負(fù)荷居高不下，實(shí)時(shí)在線用戶數(shù)過多（最大H用戶數(shù)達(dá)到30人，加上普通語音用戶20人）[15]。下行方向，網(wǎng)絡(luò)下行功率接近滿負(fù)荷發(fā)射，體現(xiàn)下行功率嚴(yán)重不足，導(dǎo)致高速下行鏈路分組接入業(yè)務(wù)（HSDPA）調(diào)度速率降低，無法滿足突發(fā)容量需求。上行方向，終端的Tx-Power達(dá)到較高水平，RTWP惡化明顯，無法滿足W網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量需求[16]。

2下行質(zhì)量問題的解決

根據(jù)以上分析，我們需要采取雙載波策略解決高負(fù)荷及由此引起的干擾問題。

2.1雙載波策略分析

依據(jù)以上結(jié)論，必須對(duì)現(xiàn)有高鐵W網(wǎng)進(jìn)行緊急擴(kuò)容。目前高鐵常用雙載波策略如表3所示。

半交互方式（雙載波單異頻）因存在基礎(chǔ)載波，具有可以實(shí)現(xiàn)用戶向大網(wǎng)平滑過度，基礎(chǔ)載波存在較大干擾等特點(diǎn)。完全獨(dú)立方式（雙載波雙異頻）因與大網(wǎng)異頻，具有無線環(huán)境好，吸收大網(wǎng)用戶少，負(fù)載低等特點(diǎn)；在部分場(chǎng)景需要設(shè)置過度切換帶；存在用戶掉入大網(wǎng)后不能及時(shí)返回專網(wǎng)問題，對(duì)高鐵站點(diǎn)維護(hù)要求高。本次試驗(yàn)主要采取半交互方式（雙載波單異頻）雙載波策略，應(yīng)對(duì)高鐵用戶突發(fā)業(yè)務(wù)負(fù)荷的沖擊。

2.2實(shí)施效果分析

對(duì)該段網(wǎng)絡(luò)實(shí)施了雙載波單異頻及隨機(jī)駐留話務(wù)均衡策略，Ec/Io得以持續(xù)提升，Ec/Io > 0 dB的比例提升至91.3%。Ec/Io > 2 dB的比例提升至96.49%。如圖5所示。

配合雙載波實(shí)施，RTWP及TX-POWER可以得到同步優(yōu)化和提升，如圖6所示。高鐵列車內(nèi)用戶移動(dòng)終端經(jīng)過高鐵覆蓋小區(qū)時(shí)TX-POWER從平均0 dBm下降至-15 dBm以下；而RTWP則會(huì)從-80 dBm改善至-100 dBm（為業(yè)務(wù)狀態(tài)的正常值）[17]。

3 結(jié)束語

基于以上分析，可以得出兩點(diǎn)：在高鐵全覆蓋網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下的問題分析和定位辦法必須采用實(shí)時(shí)跟蹤方法，才能精準(zhǔn)定位問題；無論從前向還是從反向來看，導(dǎo)致高鐵W網(wǎng)Ec/Io和RTWP嚴(yán)重惡化的因素為高網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷及由此產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)干擾。經(jīng)驗(yàn)證，采用雙載波話務(wù)均衡策略方式能有效解決高鐵W網(wǎng)絡(luò)突發(fā)業(yè)務(wù)問題。

在以后的高鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，除考慮W網(wǎng)全覆蓋外，還需考慮雙向高鐵列車交匯時(shí)的用戶業(yè)務(wù)需求。因此要徹底解決W網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)干擾和負(fù)荷問題，在建設(shè)階段可直接采用雙載波策略。隨著高鐵用戶量的持續(xù)提升，高鐵在線用戶數(shù)對(duì)W網(wǎng)負(fù)荷、容量和質(zhì)量是一大挑戰(zhàn)，三載波甚至更多載波將是未來應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不斷增加等的不二選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] Radio Propagation Modeling [EB/OL]. http：//morse.colorado.edu/～tlen5510/text/

[2] HarriHolma，AnttiToskala著. UMTS中的WCDMA—HSPA演進(jìn)及LTE（原書第5版）[M].楊大成等譯. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3] 王有為，徐志宇，夏國忠編著. WCDMA特殊場(chǎng)景覆蓋規(guī)劃與優(yōu)化[M].北京：人民郵電出版社， 2011.

[4] 3GPP.3GPP TS 25.101[S].

[5] 張傳福著. WCDMA通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[6] 姜波著.WCDMA關(guān)鍵技術(shù)詳解（第二版）[M].北京：人民郵電出版社， 2008.

[7] 3GPP.TS 23.002 Network architecture：5.3.0[S].

[8] 3GPP. TS 23.060 General Packet Radio Service；Service description 5.1.0[S].

[9] 竇中兆，雷湘編著.WCDMA系統(tǒng)原理與無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[M].北京：清華大學(xué)出版社， 2009.

[10] 張建華，王瑩著. WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[11] 徐志宇，韓瑋，蒲迎春.HSDPA技術(shù)原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[12]麥羅拉著.蜂窩移動(dòng)通信工程設(shè)計(jì)[M].聶濤等譯.北京：人民郵電出版社， 1997.

[13]張平等.WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)[M]. 北京：人民郵電出版社， 2004.

[14] ITU-R.P. 1238-6-2009[S].

[15] ETSI. TR 101 112.p33-35[S]

[16] 郭東亮等.WCDMA規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社， 2005.

[17] 孫記明，張惠謙，李廣彬。WCDMA網(wǎng)絡(luò)無線行業(yè)應(yīng)用信息安全分析[J]、郵電設(shè)計(jì)技術(shù). 2012，（2）： 13-16

1.2.2 跟蹤結(jié)果分析

在單載波異頻（40 W）條件下，依據(jù)列車時(shí)刻表，該實(shí)驗(yàn)段某列高鐵通過時(shí)，后臺(tái)專業(yè)網(wǎng)管實(shí)時(shí)跟蹤高鐵W網(wǎng)小區(qū)的瞬時(shí)功率利用率及發(fā)射功率情況如圖2所示。

當(dāng)列車經(jīng)過時(shí)，單載波異頻高鐵小區(qū)瞬時(shí)發(fā)射功率從40 dBm增強(qiáng)至45 dBm，比平時(shí)最高值還提升了5 dB；功率利用率從平均30%增至80%左右，比平時(shí)提升了50%，占到額定發(fā)射功率（46 dBm）的97.8%。

依據(jù)式（4）可知，部分小區(qū)下終端接收到的Ec/Io < 12 dB，已經(jīng)滿足不了某些業(yè)務(wù)的質(zhì)量需求[11-12]。

當(dāng)列車經(jīng)過時(shí)，單載波異頻高鐵小區(qū)瞬時(shí)寬帶接收總功率（RTWP）從-105.5 dBm平均提升至-87 dBm，比平時(shí)提升18.5 dB；最高可以提升至-77 dBm[13]。如圖3所示。

這種情況說明上行干擾已很嚴(yán)重，直接影響無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）對(duì)用戶終端的隨機(jī)接入控制、擁塞控制、接續(xù)控制和功率控制。同時(shí)說明上行方向單載波已無力承擔(dān)如此大量用戶業(yè)務(wù)需求[14]。圖4為單小區(qū)在列車經(jīng)過時(shí)RTWP提升情況。

由以上信息我們可以總結(jié)出在現(xiàn)有單向高鐵列車（16節(jié)車廂，額度載客人數(shù)1 220人，用戶上座率40%以上），后臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤顯示高鐵用戶業(yè)務(wù)負(fù)荷居高不下，實(shí)時(shí)在線用戶數(shù)過多（最大H用戶數(shù)達(dá)到30人，加上普通語音用戶20人）[15]。下行方向，網(wǎng)絡(luò)下行功率接近滿負(fù)荷發(fā)射，體現(xiàn)下行功率嚴(yán)重不足，導(dǎo)致高速下行鏈路分組接入業(yè)務(wù)（HSDPA）調(diào)度速率降低，無法滿足突發(fā)容量需求。上行方向，終端的Tx-Power達(dá)到較高水平，RTWP惡化明顯，無法滿足W網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量需求[16]。

2下行質(zhì)量問題的解決

根據(jù)以上分析，我們需要采取雙載波策略解決高負(fù)荷及由此引起的干擾問題。

2.1雙載波策略分析

依據(jù)以上結(jié)論，必須對(duì)現(xiàn)有高鐵W網(wǎng)進(jìn)行緊急擴(kuò)容。目前高鐵常用雙載波策略如表3所示。

半交互方式（雙載波單異頻）因存在基礎(chǔ)載波，具有可以實(shí)現(xiàn)用戶向大網(wǎng)平滑過度，基礎(chǔ)載波存在較大干擾等特點(diǎn)。完全獨(dú)立方式（雙載波雙異頻）因與大網(wǎng)異頻，具有無線環(huán)境好，吸收大網(wǎng)用戶少，負(fù)載低等特點(diǎn)；在部分場(chǎng)景需要設(shè)置過度切換帶；存在用戶掉入大網(wǎng)后不能及時(shí)返回專網(wǎng)問題，對(duì)高鐵站點(diǎn)維護(hù)要求高。本次試驗(yàn)主要采取半交互方式（雙載波單異頻）雙載波策略，應(yīng)對(duì)高鐵用戶突發(fā)業(yè)務(wù)負(fù)荷的沖擊。

2.2實(shí)施效果分析

對(duì)該段網(wǎng)絡(luò)實(shí)施了雙載波單異頻及隨機(jī)駐留話務(wù)均衡策略，Ec/Io得以持續(xù)提升，Ec/Io > 0 dB的比例提升至91.3%。Ec/Io > 2 dB的比例提升至96.49%。如圖5所示。

配合雙載波實(shí)施，RTWP及TX-POWER可以得到同步優(yōu)化和提升，如圖6所示。高鐵列車內(nèi)用戶移動(dòng)終端經(jīng)過高鐵覆蓋小區(qū)時(shí)TX-POWER從平均0 dBm下降至-15 dBm以下；而RTWP則會(huì)從-80 dBm改善至-100 dBm（為業(yè)務(wù)狀態(tài)的正常值）[17]。

3 結(jié)束語

基于以上分析，可以得出兩點(diǎn)：在高鐵全覆蓋網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下的問題分析和定位辦法必須采用實(shí)時(shí)跟蹤方法，才能精準(zhǔn)定位問題；無論從前向還是從反向來看，導(dǎo)致高鐵W網(wǎng)Ec/Io和RTWP嚴(yán)重惡化的因素為高網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷及由此產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)干擾。經(jīng)驗(yàn)證，采用雙載波話務(wù)均衡策略方式能有效解決高鐵W網(wǎng)絡(luò)突發(fā)業(yè)務(wù)問題。

在以后的高鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，除考慮W網(wǎng)全覆蓋外，還需考慮雙向高鐵列車交匯時(shí)的用戶業(yè)務(wù)需求。因此要徹底解決W網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)干擾和負(fù)荷問題，在建設(shè)階段可直接采用雙載波策略。隨著高鐵用戶量的持續(xù)提升，高鐵在線用戶數(shù)對(duì)W網(wǎng)負(fù)荷、容量和質(zhì)量是一大挑戰(zhàn)，三載波甚至更多載波將是未來應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不斷增加等的不二選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] Radio Propagation Modeling [EB/OL]. http：//morse.colorado.edu/～tlen5510/text/

[2] HarriHolma，AnttiToskala著. UMTS中的WCDMA—HSPA演進(jìn)及LTE（原書第5版）[M].楊大成等譯. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3] 王有為，徐志宇，夏國忠編著. WCDMA特殊場(chǎng)景覆蓋規(guī)劃與優(yōu)化[M].北京：人民郵電出版社， 2011.

[4] 3GPP.3GPP TS 25.101[S].

[5] 張傳福著. WCDMA通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[6] 姜波著.WCDMA關(guān)鍵技術(shù)詳解（第二版）[M].北京：人民郵電出版社， 2008.

[7] 3GPP.TS 23.002 Network architecture：5.3.0[S].

[8] 3GPP. TS 23.060 General Packet Radio Service；Service description 5.1.0[S].

[9] 竇中兆，雷湘編著.WCDMA系統(tǒng)原理與無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[M].北京：清華大學(xué)出版社， 2009.

[10] 張建華，王瑩著. WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[11] 徐志宇，韓瑋，蒲迎春.HSDPA技術(shù)原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[12]麥羅拉著.蜂窩移動(dòng)通信工程設(shè)計(jì)[M].聶濤等譯.北京：人民郵電出版社， 1997.

[13]張平等.WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)[M]. 北京：人民郵電出版社， 2004.

[14] ITU-R.P. 1238-6-2009[S].

[15] ETSI. TR 101 112.p33-35[S]

[16] 郭東亮等.WCDMA規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社， 2005.

[17] 孫記明，張惠謙，李廣彬。WCDMA網(wǎng)絡(luò)無線行業(yè)應(yīng)用信息安全分析[J]、郵電設(shè)計(jì)技術(shù). 2012，（2）： 13-16